Общим для всех полимерных пломбировочных материалов является то, что их затвердевание и образование определенной структуры основано на явлении полимеризации. Она представляет собой образование пространственной структуры материала путем группировки большого количества более простых частиц в более сложную и большей величины.
Ненаполненные полимерные пломбировочные материалы представлены акриловыми и эпоксидными материалами.
Акриловые пломбировочные материалы – система из порошка и жидкости. Порошок в своем составе содержит различные компоненты. Во-первых, это полимерные частицы, которые представлены полиметилметакрилатом, во-вторых – инициатор реакции полимеризации – перекись бензоила, в-третьих – различные пигментные красящие частицы, которые обусловливают цветовые характеристики пломбировочного материала. Эти компоненты являются обязательными для полимерных пластмасс. Кроме того, в состав порошка могут входить различные наполнители. Они необходимы для обеспечения определенных прочностных характеристик, придания способности сохранять свой объем после затвердевания, противостоять различным факторам, действующим на пломбировочный материал в процессе его затвердевания и в последующем. Возможно включение в состав порошка пластификаторов, которые определяют пластичность материала. Жидкость акриловых пластмасс в своем составе содержит частицы мономера, который представляет собой метиловый эфир метакриловой кислоты, и ингибитор процесса полимеризации, который представлен различными веществами, относящимися к группе хинонов (наиболее часто применяется гидрохинон). Инициатор реакции полимеризации обусловливает начало реакции полимеризации, ингибитор определяет ее управляемый характер. Кроме того, ингибитор полимеризации необходим для того, чтобы в условиях хранения или в процессе транспортировки не допустить осуществления реакции полимеризации.
К группе ненаполненных полимерных пломбировочных материалов относят также материалы на основе эпоксидных смол.
Материалы на основе эпоксидных смол имеют две составные части. Эти составляющие – смола и отвердитель – имеют пастообразную консистенцию.
Акриловые и эпоксидные пломбировочные материалы применяются очень редко.
Процесс полимеризации . Схему процесса полимеризации можно представить следующим образом. Первая фаза процесса определяется началом полимеризации. Это происходит за счет образования активных центров под действием инициатора полимеризации. Активные центры в своем составе содержат группы, представленные свободными радикалами. Химическая связь между отдельными мономерами при образовании частицы полимера происходит за счет взаимодействия молекулы мономера с таким центром. Образование таких химических связей между молекулами мономера происходит во второй фазе процесса полимеризации. Эта фаза получила название роста полимерной цепи. Окончание полимеризации осуществляется в третьей фазе, получившей название стадии обрыва цепи.
Часть ненаполненных полимерных пломбировочных материалов проходит в процессе своего созревания ряд стадий. Непосредственно после смешивания компонентов материала начинается песочная стадия. Материал во время этой стадии не применяется для пломбирования кариозных полостей. Вторая стадия характеризуется появлением тянущихся нитей пластмассы. Название этой стадии соответственное – стадия тянущихся нитей. Во время этой стадии материал необходимо использовать для пломбирования. Третья стадия тестообразная. В этой стадию необходимо проводить формирование пломбы. Заключительная стадии – резиноподобная. Материал, находящийся на этой стадии созревания, непригоден для внесения в кариозную полость и формирования пломбы.
Необходимо отметить, что реакция полимеризации является экзотермической, т. е. происходит с выделением тепла. Это обусловливает возможность раздражающего действия на пульпу зуба за счет чрезмерного термического воздействия. Кроме того, раздражающее действие на пульпу может быть связано с воздействием на нее химического агента в виде мономера, не оставшегося неизменным после окончания процесса полимеризации. Этот непрореагировавший мономер закономерно будет оказывать неблагоприятное воздействие на клетки пульпы одонтобласты. Недостатками полимерных пластмасс также будут являться их достаточно низкие прочностные характеристики, способность впитывать воду, разволокняться. Действие температур также будет приводить к изменению объемных характеристик этих материалов. Эстетические свойства полимерных пластмасс также достаточно сомнительны, к тому же под действием красителей пищи происходит изменение их цвета.
Примерами ненаполненных полимерных пломбировочных материалов являются "Акрилоксид", "Карбодент". Для замешивания этих материалов нужно перемешать порошок и жидкость в соотношении 1: 1 в течение 40 с. После этого материал необходимо внести в кариозную полость, тщательно притирая его к стенкам.
Композиционные пломбировочные материалы, или, как их еще называют, композиты.
Композиты в своей структуре содержат ряд структурных компонентов: матрицу, наполнитель и поверхностно-активные компоненты. Полимерная матрица – основа композита – состоит из соединенных между собой с помощью химических связей молекул мономера. По химической структуре полимерная матрица представляет собой бисфенолаглицидилметакрилат. Кроме того, в состав этой фазы входит катализатор полимеризации (за счет его наличия процесс полимеризации начинается), дополнительный катализатор (используется в композитах с химическим типом отверждения для обеспечения более полного процесса полимеризации). Вместо дополнительного катализатора в композиционных материалах со световым типом отверждения используется активатор полимеризации. Для того чтобы обеспечить управляемый характер полимеризации, оптимальные условия для хранения, транспортирования композитов, в состав этой фазы также включают ингибитор полимеризации.
Вторая фаза – композиционный материал (наполнитель) – представляет собой с химической точки зрения неорганическое вещество. Частицы наполнителя могут различаться своей величиной, формой, материалом, их образующим. В зависимости от характеристик частиц наполнителя будут рассматриваться и различные композиционные материалы, имеющие в связи с этим различные свойства.
Третья фаза – поверхностно-активные вещества, которые обеспечивают сцепление композитной матрицы и частиц наполнителя.
Существуют различные классификации композиционных материалов.
По механизму отверждения композиты принято подразделять на материалы химического, светового отверждения, двойного механизма отверждения. Кроме того, существуют композиты, процесс полимеризации в которых происходит под действием нагревания, в настоящее время они используются редко.
В зависимости от размера частиц наполнителя и степени наполнения принято выделять следующие группы. Макронаполненные композиты имеют размер частиц от 8 до 12 мкм, микронаполненные – размер частиц 0,04-0,1 мкм; мининаполненные, частицы которых имеют размер 1–5 мкм, и гибридные. Гибридные композиты в свою очередь можно разделить на макрогибридные (содержат частицы наполнителя размером 8-12 и 0,04-0,1 мкм), микрогибридные (содержат частицы размером 1–5 и 0,04-0,1 мкм) и тотально-выполненные (частицы которых имеют размер 5–8; 1–5; 0,01-0,1 мкм).
Кроме того, используют классификацию по назначению композиционных материалов, согласно которой принято выделять классы А и В. Первый из них включает в себя пломбировочные материалы для пломбирования кариозных полостей, по классификации Блека относящихся к 1-му и 2-му классам. Класс В включает в себя материалы для пломбирования кариозных полостей по классификации Блека, относящихся к 3-му, 4-му и 5-му классам.
Композиционные материалы, относящиеся по типу отверждения к отверждаемым в результате химической реакции, состоят из двух компонентов. Они могут быть выпущены в виде системы из двух паст либо в виде порошка и жидкости. Композиционные материалы в виде порошка и жидкости в настоящее время используются достаточно редко. Реакция полимеризации у композитов химического отверждения инициируется катализатором, который присутствует в одном из компонентов, и дополнительным катализатором, который присутствует в другом из них. Происходит образование активных центров, которые в своем составе содержат активные группы, представленные свободными радикалами. Эти радикалы взаимодействуют с молекулами мономера. Происходит образование структуры полимерной матрицы. Положительным свойством композиционных материалов с химическим способом отверждения является осуществление полимеризации во всех слоях пломбы. Отрицательным свойством этих материалов является изменение цвета пломбы за счет сохранения в ее составе части катализатора, который не вступил в реакцию. Кроме того, химические композиты имеют короткий период времени, в течение которого существует возможность моделирования пломбы, они характеризуются изменением вязкости при осуществлении реакции полимеризации. Композиционные материалы со световым способом отверждения характеризуются тем, что инициация процесса полимеризации осуществляется под действием света специальной лампы. Они выпускаются в виде пасты. Положительным свойством материалов светового отверждения является то, что после внесения материала в кариозную полость можно в течение длительного времени использовать его для моделирования. Композиционные материалы светового отверждения более удобны в применении. Возможно использование различных сочетаний материалов при постановке одной пломбы, за счет чего можно обеспечить наилучший эстетический эффект. Отрицательными свойствами композитов светового отверждения являются их высокая стоимость, необходимость большого количества времени, возможность вредного воздействия на роговицу глаз света, который излучает лампа.
Светоотверждаемые композиционные материалы следует наносить слоями небольшой толщины. Первая порция композиционного материала наносится таким образом, чтобы толщина слоя составляла 0,5 мм, толщина последующих порций должна быть не более 2 мм. Слои композита должны по своей форме напоминать букву U. При проведении полимеризации материала необходимо располагать лампу таким образом, чтобы был непрямой источник света.
Макронаполненные композиционные материалы характеризуются размером частиц от 8 до 12 мкм. Кроме того, возможно присутствие частиц, величина которых составит до 100 мкм.
Частицы неорганического наполнителя обеспечивают достаточно высокие прочностные характеристики макронаполненных композитов, что является особенно важным при пломбировании кариозных полостей, расположенных на зубах жевательной группы, или в тех случаях, когда прочностные характеристики являются принципиально важными. Вместе с тем частицы неорганического наполнителя, имеющие большую величину, к тому же расположенные на разном расстоянии друг от друга, образуют неровную структуру поверхности. Это обеспечивает условия, благоприятные для накопления зубного налета в области этих неровностей. Обработать такую поверхность до такой степени, чтобы она стала гладкой, просто невозможно. С точки зрения вопросов эстетики применение макронаполненных композитов является нежелательным, по крайней мере без их комбинирования с эстетическими микронаполненными композитами. Это обусловливает тот факт, что макронаполненные композиты показаны для пломбирования кариозных полостей передних зубов только в том случае, когда эстетические характеристики не являются принципиальными. К примеру, при 1-м классе по классификации Блека, когда кариозные полости расположены в области слепых ямок резцов, возможна постановка постоянной пломбы с использованием макронаполненных композитов. В остальных случаях применение этих материалов для пломбирования зубов передней группы нецелесообразно. Кроме того, макронаполненные композиты используются для восстановления зубов, которые предполагается в дальнейшем покрыть искусственными коронками, либо в дальнейшем изготовить облицовку, используя микронаполненный композит. Представителями макронаполненных композитов являются такие материалы, как Evicrol, Adaptic, Profile.
Микронаполненные композиты отличаются размером частиц в пределах от 0,04 до 0,1 мкм. Отражение лучей света будет зеркальным, поэтому и поверхность пломбы будет выглядеть не матовой, а глянцевой. Микронаполненные композиты имеют гораздо меньшие неровности на своей поверхности, их гораздо легче отполировать. Все это определяет высокие эстетические показатели этих композиционных материалов. В то же время уменьшение содержания наполнителя в составе микронаполненных композитов обусловливает их более низкие прочностные характеристики. Эти особенности определяют область применения данных пломбировочных материалов. Показаниями к применению микронаполненных пломбировочных материалов будут те ситуации, когда имеются высокие требования эстетического характера, т. е. пломбирование кариозных полостей передних зубов, по классификации Блека относящихся к 3-му и 5-му классам. Возможно применение микронаполненных композитов вместе с макронаполненными или гибридными при кариозных полостях 4-го класса. Представителями микронаполненных композитов являются такие материалы, как Evicrol Anterior, Isopast, Durafill.
Мининаполненные композиты характеризуются тем, что в отличие от остальных композиционных материалов содержат частицы наполнителя, величина которых колеблется в пределах от 1 до 5 мкм. С точки зрения характеристик прочностных и эстетических свойств мининаполненные композиционные материалы представляют собой средние значения между макро– и микронаполненными.
Гибридные композиты характеризуются размером частиц в пределах от 0,04 до 5 мкм. За счет наличия частиц наполнителя, имеющих различную величину, возможности изменения числа и тех и других, их соотношения можно несколько изменять характеристики гибридных композиционных материалов. При увеличении содержания частиц с большей величиной пропорционально возрастают и прочностные характеристики материалов, при увеличении количества частиц наполнителя с небольшим размером пропорционально изменяются в лучшую сторону эстетические характеристики.
Гибридные композиты имеют улучшенные эстетические свойства по сравнению с макронаполненными композиционными материалами, поскольку в их составе присутствуют частицы наполнителя размером до 0,76 мкм. Частицы наполнителя размером до 0,76 мкм обеспечивают формирование зеркального и смешенного отражений луча света. Это обусловливает характеристику поверхности пломбы – блестящий вид. Кроме того, за счет уменьшения расстояния между частицами поверхность в меньшей степени шероховатая, имеет полированный вид. В то же время содержание частиц наполнителя большего размера обеспечивает определенные прочностные характеристики пломбировочных материалов. Представителями гибридных композиционных материалов являются такие материалы, как "Призма", "Призмафил", Evicrol Posterior.
Микрогибридные композиционные материалы характеризуются размером частиц наполнителя в пределах от 0,04 до 1 мкм. В среднем частицы имеют размер менее 0,76 мкм. В связи с этим эстетические свойства микрогибридных материалов достаточно высоки. Достаточно высокие прочностные характеристики этих материалов обусловлены определенным изменением структуры их матрицы. Положительные свойства микрогибридных композиционных пломбировочных материалов обусловливают их широкое применение в настоящее время. Постановка пломб с использованием этих пломбировочных материалов показана при пломбировании кариозных полостей, относящихся ко всем шести классам по классификации Блека, при изготовлении виниров. Представителями микрогибридных композиционных материалов являются Charisma, Te-Econom, Filtek Supreme, Definite.
Жидкотекучие композиционные материалы несколько отличаются по составу от остальных композитов. Полимерная матрица этих материалов представлена смолами, которые обладают свойством текучести.
Жидкотекучие композиты можно классифицировать по следующим признакам. По механизму отверждения их можно подразделить на материалы химического и светового отверждения. По степени текучести жидкотекучие композиты можно разделить на среднетекучие и сильнотекучие. По размеру частиц наполнителя они чаще микрогибридные.
Положительными свойствами жидкотекучих композитов являются удовлетворительные прочностные и эстетические показатели, достаточно низкие значения модуля упругости, за счет чего они могут в той или иной степени компенсировать уменьшение своих объемных характеристик после затвердевания, достаточное удобство в использовании. Отрицательным свойством является возможность уменьшения объемных характеристик после затвердевания материала.
Показаниями к применению жидкотекучих композиционных пломбировочных материалов являются следующие:
1) кариозные и некариозные поражения зубов при их локализации в пришеечной области;
2) пломбирование кариозных полостей, относящихся по классификации Блека ко 2-му классу, при применении метода "туннельного" препарирования;
3) пломбирование кариозных полостей, относящихся по классификации Блека к 3-му и 4-му классам;
4) герметизация фиссур;
5) шинирование подвижных зубов при заболеваниях пародонта;
6) применение вкладок, виниров;
7) наличие сколов твердых тканей зубов или сколов металлокерамических конструкций при их небольшой величине.
Представителями этой группы пломбировочных материалов являются Filtek Flow, Flow-it.
Конденсируемые композиционные материалы являются другой, несколько отличающейся группой композитов. Они содержат в своем составе частицы наполнителя достаточно большого размера (более 3,5 мкм) и несколько измененную полимерную матрицу.
Положительными свойствами этой группы пломбировочных материалов являются высокие прочностные свойства, низкие показатели уменьшения объемных характеристик материала после его затвердевания, достаточная простота в применении.
В то же время эти материалы с эстетической точки зрения являются нежелательными для использования при пломбировании кариозных полостей фронтальной группы зубов.
Показаниями к применению конденсируемых пломбировочных материалов являются кариозные полости, по классификации Блека относящиеся к 1-му и 2-му классам, 5-му классу в области жевательных зубов. Показано применение этих материалов при пломбировании кариозных полостей временных зубов у детей. При подготовке зуба для проведения ортопедического лечения применение этих материалов тоже очень удобно. Возможно их применение при шинировании подвижных зубов при лечении заболеваний пародонта.
Представителями этой группы пломбировочных материалов являются Filtek P-60, SureFil.